01/25/월 - 캠프 1일차 실습 - In C

해당 게시글은 한동대학교 고윤민 교수님의 자료를 바탕으로 제작되었습니다.

https://github.com/YunminGo/netprog

YunminGo/netprog

해당 자료는 고윤민 교수님 캠프의 실습 자료들입니다.

 

Socket

앞서서 이야기했듯이 TCP / UDP와 밀접한 관계가 있다. 또한 이것들은 IP address와 Port Number로 어디에 있는지 위치를 파악을 할 수 있는데 각각의 socket은 다음과 같은 다섯개의 구성요소로 이루어져 있다.

Protocol, Source address, Source port, Destination Address, Destination port

​

각각 해당 구성요소에 접근하기 위한 function들이다.

protocol: socket()
Source address, and port: bind()
Destinatin address, and prot : connect(), sendto()​

위와 같은 여러 함수들은 밑에서 다뤄보기로 하자. 그러면 우선 TCP와 관련하여 이야기 해보겠다

TCP socket programming

TCP는 다음과 같은 구조로 통신을 한다.

​

TCP Server/Client Function Call

사진 출처 :  https://www.cs.uregina.ca/Links/class-info/330/Sockets/sockets.html

우선 각각 server와 client에서 socket()이라는 함수를 사용하여 socket을 생성해준다. 그러한 다음 server의 bind() 함수에서 자기 자신의 주소 정보를 mapping한다. 그 후에는 어떤 request가 올지 client로 부터 대기하는 listen()을 시행한다. 이후에 client에서 connent() 함수를 사용하여 Destination Address(Server)을 연결한다.

그렇게 server는 request를 받게 되고 listen()에서 accpet()함수로 그 요청을 리턴받을 수 있다. 이후에 read()나 write()함수를 이용하여 server와 client 간의 data 통신이 이루어진다. 모든 활동이 종료되었다면 close()함수를 사용하여 연결한 socket을 끊어주면 통신은 종료된다.

​실습을 통해서 살펴보겠다.

 

Example: Session03/tcp_server.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int serv_sock;
	int clnt_sock;

	struct sockaddr_in serv_addr;
	struct sockaddr_in clnt_addr;
	socklen_t clnt_addr_size;

	char message[] = "Hello World!";
	
	if (argc != 2){
		printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}

	//socket()
	serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (serv_sock == -1)
		error_handling("socket() error");
	
	memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
	
    //bind()
	if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
		error_handling("bind() error"); 
	
    //listen()
	if (listen(serv_sock, 5) == -1)
		error_handling("listen() error");
	
	clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);  
    //accept()
	clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr,&clnt_addr_size);
	if (clnt_sock == -1)
		error_handling("accept() error");  
	
    //write()
	write(clnt_sock, message, sizeof(message));
    //close()
	close(clnt_sock);
	close(serv_sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

 

Example: Session03/tcp_client.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char* argv[])
{
	int sock;
	struct sockaddr_in serv_addr;
	char message[30];
	int str_len = 0;
	int idx = 0, read_len = 0;
	
	if (argc != 3) {
		printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}

	//socket()
	sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sock == -1)
		error_handling("socket() error");
	
	memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
		
    //connent()
	if (connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) 
		error_handling("connect() error!");

    //read()
	while (read_len = read(sock, &message[idx++], 1))
	{
		if (read_len == -1)
		{
			error_handling("read() error!");
			break;
		}
		str_len += read_len;
	}

	printf("Message from server: %s \n", message);
	printf("Function read call count: %d \n", str_len);

    //close
	close(sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

---

앞서서 이야기했듯이 server와 client 간의 통신이 있어야 하기에 terminal을 두개 동시에 사용하였습니다. ​

./tcp_server [Port Number] 
./tcp_client [Server IP Address] [Server Port Number]

 

다음과 같이 argument에 넣어서 사용해보았습니다. 다음과 같이 서버에 저장되어있는 "Hellow World!"라는 문장을 client로 받아와 잘 출력되어 나오는 것을 알 수 있었습니다. 이제 ip 주소만 알고 있다면 이렇게 직접적으로 소통할 수 있습니다.

---

그러면 이어서 다음 실습으로 넘어가겠습니다.

​

Simple Echo Server & Client 구현

• 1. 클라이언트가 입력하는 문자열을 서버로 전송

• 2. 서버에서는 문자열을 수신하고, 수신 문자열을 화면에 출력

• 3. 수신한 문자열을 그대로 클라이언트에게 전송

• 4. 클라이언트는 서버로부터 수신한 문자열을 화면에 출력

​

다음과 같은 맥락으로 구현하는 것이 목표입니다.

​

저는 아래와 같이 구현을 하였고 이와 관련된 함수들은 다른 게시글을 통해 작성할 예정이오니 참고바랍니다.

 

Example: Session03/simple_echo_server.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sock ;
	int serv_sock, clnt_sock;
	char message[BUF_SIZE];
	int str_len;
	int idx = 0, read_len = 0 ;
	
	struct sockaddr_in serv_adr;
	struct sockaddr_in clnt_adr;
	socklen_t clnt_adr_sz;
	
	if (argc != 2) {
		printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	// TODO: socket()
	serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if (serv_sock == -1)
  error_handling("socket() error");

	memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
	serv_adr.sin_family = AF_INET;
	serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

	// TODO: bind()
	if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
  error_handling("bind() error");

	printf("Server Listen...\n");

	// TODO: listen()
	if (listen(serv_sock, 5) == -1)
  error_handling("listen() error");

	clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr);
 	
 	// TODO: accept()
	clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr,&clnt_adr_sz);
  if (clnt_sock == -1)
  error_handling("accept() error");

	puts("Client is connected!");
	
	// TODO: 2. read message from client
	str_len = read(clnt_sock, message, BUF_SIZE-1) ;
	printf("Client's message: %s", message);		

	// TODO: 3. write message to client 
	write(clnt_sock, message, str_len) ;//sizeof(message));
	

	close(clnt_sock);
	close(serv_sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

 

Example: Session03/simple_echo_client.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sock;
	char message[BUF_SIZE];
	int str_len;
	int idx = 0, read_len = 0;
	struct sockaddr_in serv_adr;

	if (argc != 3) {
		printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
	if(sock==-1)
		error_handling("socket() error");
	
	memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
	serv_adr.sin_family = AF_INET;
	serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	
	// TODO: connect() 
	if (connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
	  error_handling("connect() error!");
	else
		puts("Client is connected!");
	
	fputs("Input message: ", stdout);
	fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
	
	// TODO: 1. write message to server 
	write(sock, message, sizeof(message));
	
	// TODO: 4. read message from server 
	str_len = read(sock, message, BUF_SIZE-1) ;
	message[str_len] = 0 ;

	printf("Message from server: %s", message);
	
	close(sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

 

---

연결이 완료된 후에 client에서 Input message: 를 출력하여 메세지 입력을 기다렸고 그렇게 입력된 메세지가 server로 이동하고 다시 client로 이동하는 것을 볼 수 있습니다.

---

​

해당 결과는 아래 github를 통해 보실 수 있습니다.

https://github.com/gurcks8989/NetworkProgramming/tree/master/Session03

gurcks8989/NetworkProgramming

​